嵌入式系统复习总结

一、嵌入式系统定义：以应用中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。二、硬件设计的步骤：1需求和功能分析，这是系统设计的首要任务和依据。2设计方案的规划，主要操作有构造系统体系结构；软硬件功能划分；性能指标评估；可维护性；3核心部件选型，核心部件通常指系统的处理器、微控制器或DSP等；4主要部件选型，主要部件有存储器、测试接口、外设接口等；5基础部件选型，基础部件指系统设计所需的电源电路、时钟电路、复位电路、低功耗电路等；6原理图设计；7PCB设计；8系统调试；9产品维护和升级。三、嵌入式操作系统EOS(EmbeddedOperatingSystem)：嵌入式应用软件的基础和开发平台，它是一段嵌入在目标硬件中的软件，用户的其他应用程序都建立在嵌入式操作系统之上。目前有：linux、uClinux、WinCE、Uc/OS-II、VxWorks等，它们具有实时性高、可靠性好、可裁剪、体积小等特性。实时系统是指一个能够在指定或者确定的时间内完成系统功能以及对外部或内部、同步或异步时间作出响应的系统。嵌入式实时操作系统（RealTimeEmbeddedOperatingSystem）是一种实时的、支持嵌入式系统应用的操作系统，是嵌入式系统（包括硬、软件系统）极为重要的组成部分。四、S3C44B0X：功能：2.5VARM7TDMI内核，带有8K高速缓存器（SAMBAII总线体系结构）；外部存储器控制器（FP/EDO/SDRAM控制，片选逻辑）；LCD控制器（最大支持256色STN，LCD具有专用DMA）；2通道通用DMA、2通道外设DMA并具有外部请求引脚；2通道UART，带有握手协议1通道SIO；1通道多主IIC-BUS控制器；1通道IIS-BUS控制器；5个PWM定时器核1通道内部定时器；看门狗定时器；71个通用I/O口8通道外部中断源；功耗控制：具有普通、慢速、空闲核停止模式；8通道10位ADC；具有日历功能的RTC；具有PLL的片上时钟发生器。5种模式：正常模式：正常运行模式；低速模式：不加PLL的低时钟频率模式；空闲模式：只停止CPU的时钟；停止模式：停止所有的时钟；LCD的SL空闲模式：SL空闲模式的进入将导致LCD控制器开始工作。此时，CPU和除LCD控制器外的所有外设都停止工作。异常中断类型进入异常中断模式优先级复位特权模式1未定义指令未定义模式6软件中断(SWI)管理模式6指令预取中止中止模式5数据访问中止中止模式2外部中断请IRQ外部中断（IRQ）模4快速中断请求FIQ快速（FIQ）模式3五、嵌入式最小系统是指由保证嵌入式微处理器可靠工作所必需的基本电路组成的系统，通常包括处理器单元、时钟单元、复位单元、存储器单元、供电单元和调试接口。基于ARM的嵌入式最小系统基本组成主要包括：基于ARM核的微处理器、电源电路、复位电路、时钟电路、存储器电路（FLASH和SDRAM）、UART接口电路和JTAG调试接口。六、异常处理的基本步骤：1将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR，将CPSR复制到相应的SPSR中。2根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位。3强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。如果异常发生时，处理器处于Thumb状态，则当异常向量地址加载入PC时，处理器自动切换到ARM状态。异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回：1将连接寄存器LR的值减去相应的偏移量后送到PC中。2将SPSR复制回CPSR中。若在进入异常处理时设置了中断禁止位，要在此清除。七、调用：汇编访问C变量全局：汇编可通过地址间接访问在C语言中声明过的全局变量。通过使用important关键词引入全局变量，并利用ldr与str指令根据全局变量的地址访问他们。C语言调用汇编：汇编语言设计首先遵守atpcs。首先在汇编文件需要使用EXPORT为操作来声明，使得本程序可以被其他程序调用。同时要在C程序调用汇编程序之前要在C程序中使用extern关键字作为引入的汇编程序的声明；汇编调用C：汇编语言设计首先遵守atpcs。需要在汇编中使用IMPORT伪操作来声明对应的C语言程序。在汇编语言程序中通过BL指令来调用子程序。八、嵌入式系统特点：1“专用”计算机系统，2运行环境差异很大，3比通用PC资源少，4功耗低、体积小、集成度高、成本低，5具有完整的系统测试和可靠性评估体系，6具有较长的生命周期7需要专用开发工具和方法进行设计，8包含专用调试电路，9多学科知识集成系统。应用范围：1汽车；2工业控制；3通信设备；4消费电子5商业终端6航空航天、军事需求。嵌入式应用的多样性，造就了嵌入式微处理器的多样性，32位嵌入式RISC处理器产品主要有MIPS公司的MIPS,IBM公司的PowerPC系列，Sun公司的Sparc和ARM公司的基于ARM核系列。九、嵌入式系统的设计过程：（1）系统定义与需求分析（2）系统设计方案的初步确立（3）初步设计方案性价比评估与方案评审论证（4）完善初步方案、初步方案实施（5）软硬件集成测试（6）系统功能性能测试及可靠性测试ARM微处理器的工作状态一般有两种，并可在两种状态之间切换：第一种为ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令；第二种为Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。在程序的执行过程中，微处理器可以随时在两种工作状态之间切换，并且，处理器工作状态的转变并不影响处理器的工作模式和相应寄存器中的内容。但ARM微处理器在开始执行代码时，应该处于ARM状态。十、ARM微处理器：7种运行模式用户模式(usr)：ARM处理器正常的程序执行状态。快速中断模式(fiq)：用于高速数据传输或通道处理。外部中断模式(irq)：用于通用的中断处理。管理模式(svc)：操作系统使用的保护模式。数据访问终止模式(abt)当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储及存储保护。系统模式(sys)：运行具有特权的操作系统任务。未定义(und)：当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。除用户模式以外，其余的所有6种模式称之为非用户模式，或特权模式；其中除去用户模式和系统模式以外的5种又称为异常模式，常用于处理中断或异常，以及需要访问受保护的系统资源等情况。工作状态一般有两种，并可在两种状态之间切换：第一种为ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令；第二种为Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。处理器工作状态的转变并不影响处理器的工作模式和相应寄存器中的内容。但ARM微处理器在开始执行代码时，应该处于ARM状态。十一、ARM寄存器：ARM处理器共有37个寄存器。其中包括：31个通用寄存器，包括程序计数器(PC)在内。这些寄存器都是32位寄存器。以及6个32位状态寄存器。ARM指令集可以分为6大类：数据处理指令（算术运算指令；逻辑运算指令；数据传送指令；比较指令；测试指令；乘法指令）；Load/Store指令；跳转指令；程序状态寄存器处理指令；协处理器指令；异常产生指令。ARM处理器支持的基本寻址方式有7种：立即寻址；寄存器寻址；寄存器间接寻址；基址加偏址寻址；堆栈寻址；快拷贝寻址；相对寻址。两种常见的ARM开发环境及其特点：ADS/SDTIDE开发环境：它由ARM公司开发，使用了CodeWarrior公司的编译器；集成了GNU开发工具的IDE开发环境：它由GNU的汇编器as、交叉编译器gcc、和链接器ld等组成。十二、BootLoader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。BootLoader是严重地依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一个通用的BootLoader几乎是不可能的。尽管如此，我们仍然可以对BootLoader归纳出一些通用的概念来，以指导用户特定的BootLoader设计与实现。BootLoader包含两种不同的操作模式：启动加载（Bootloading）模式：BootLoader从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到RAM中运行，整个过程并没有用户的介入。下载（Downloading）模式：BootLoader将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机（Host）下载文件嵌入式系统的发展趋势：1即将迎来以ARM为核心的32位浪潮嵌入式系统应用的高低端：以4位、8位单片机或为控制器（MCU）为核心的嵌入式系统，早已广泛的应用于工业控制、军事、航空航天、家电等各个领域，极大地推动了IT技术的发展。目前这些属于最低端应用的嵌入式系统。这些低端应用市场范围非常广泛，局部带动了低端应用。即将来临的32位浪潮：随着嵌入式系统的不断发展，当应用越来越复杂、使用范围越来越广时，8位处理器已经无法满足的需要，此时32位SoC为高性能嵌入式系统开发提供了功能丰富的硬件平台，也为实时嵌入式操作系统的广泛应用提供了硬件基础。因此，以32位处理器作为高性能嵌入式系统开发的核心已是嵌入式技术发展的必然趋势。32位向ARM转移，形成ARM市场主导地位：在嵌入式微处理器中，虽然有多种嵌入式处理器可供选择，但是ARM处理器核以其低功耗、高性能等突出优点已在32位嵌入式应用中稳居第一。ARM已成为移动通信、手持计算、多媒体数字消费等嵌入式解决方案事实上的标准。优良的性能和广泛的市场定位极大地增加和丰富了ARM的资源，加速了ARM处理器面向各种应用的系统芯片的开发和发展。2嵌入式系统与Internet的融合：为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求，面向21世纪的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口。针对外部联网要求，嵌入设备必需配有通信接口,相应需要TCP/IP协议簇软件支持；由于家用电器相互关联(如防盗报警、灯光能源控制、影视设备和信息终端交换信息)及实验现场仪器的协调工作等要求，新一代嵌入式设备还需具备IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。为了支持应用软件的特定编程模式，如Web或无线Web编程模式，还需要相应的浏览器，如HTML、WML等。 3未来嵌入式系统的发展趋势近几年，在消费电子、工业应用、军事国防、网络设备等领域的嵌入式应用，为中提供了难得的发展机遇。另外，嵌入式技术又不断地刺激新的技术的产生——信息家电、医疗电子病历、微小型智能武器等方面应用也日益广泛，应用深度也进